多层复合结构水池构建技术分析

摘要 水池是土地整治工程中广泛应用的蓄水设施。为适应地质条件和降低成本，结合工程实例，水池建造正朝着新结构和新材料的设计方向发展。对多层复合结构水池在结构设计、施工工艺、防渗材料及性能方面对比钢筋混凝土水池进行初步分析研究，了解新型复合结构水池设计的优点和局限性，以及新型防渗材料应用的创新性，为今后不同地质条件和要求下蓄水设施的设计与施工提供科学参考。

关键词 多层复合结构水池；钢筋混凝土水池；地下排水层；温度应力；防渗材料

中图分类号 TV93 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2015）08-0221-02

Abstract Water pool is the water storage facility widely used in land consolidation project. In order to adapt to the geological conditions and reduce the cost，combined with the engineering examples，the water pool construction design is moving toward the direction of the new structures and new materials development.The structural design，construction technology，impervious materials and performance of the multilayer composite structure water pool were analyzed in contrast of reinforced concrete water tank.The advantages and limitations of new composite structure design of the multilayer composite structure water pool were introduced，and the innovative application of new impervious materials were studied in order to provide scientific references for design and construction of the storage water facilities under different geological conditions and construction requirements.

Key words multilayer composite structure water pool；reinforced concrete water tank；underground drainage layer；temperature stress；impervious material

水池是干旱、山丘等缺水区域解决人畜饮水和农田灌溉的一种重要水源工程设施。传统的水池结构有钢筋混凝土结构、灰土结构、砖砌结构、浆砌石结构、复合结构等，灰土结构对地基稳定和透水性要求过高；砖砌结构、浆砌石结构抵抗外力破坏的能力较弱；钢筋混凝土结构能适应不同地质条件，并具有丰富的施工技术和建造经验。但面对错综复杂的地质条件时，钢筋混凝土结构由于施工复杂，建造大型水池时采用的技术更加繁琐，而且钢筋混凝土结构要求造价高。在软地基或不良地质区域建设水池时，上述传统技术均存在较大弊端。实践证明，在不良地质条件下修建的传统结构水池在运行过程中均出现不同程度的开裂、塌陷等不适应性，导致水池渗漏，失去其正常的功能，造成水池寿命缩短、投入资金浪费和区域农业基础设施紧缺的结果[1-2]。该文从水池结构设计、施工工艺、防渗材料、性能等方面对传统水池和多层复合结构水池进行比较，分析其优缺点，以供蓄水设施设计与施工提供参考。

1 结构设计

多层复合结构水池是一种采用多层联合工作的结构水池，相对传统水池更能适应不良地质条件，具有较强的抵抗地基变形、排除地基内土壤水、降低地下水压力等功能。水池结构见图1。

1.1 地基层

传统钢筋混凝土水池（以下简称传统水池）处理不良地质条件时，通常采用垫层法、重锤表层夯实、桩基础、强夯挤密桩法、高压注浆固结土挤密桩、复合地基等方法[3-4]。多层复合结构水池由于其特殊结构设计，在不良地质条件下，一般采用原土夯实的方法处理地基，有时也会采用因地制宜的地基处理方法。

1.2 地下排水层

传统水池在解决地下水作用下产生的浮力时，在池体尺寸较小时，一般考虑用顶板覆土和池体重量抵抗浮力；当池体尺寸较大时，还须更加安全稳定的方法来验算整体抗浮稳定性，一般采用“区格平衡法”来解决水池的抗浮和浮力引起顶、底板变形产生的弯矩[5]。多层复合结构水池在水池底部及侧边坡设置网状地下排水沟，以降低地下水压力，防止地下水位过高和水池放空时，膜下水压力过大顶托土工膜和混凝土保护层浮起造成水池破坏。

1.3 基础垫层（降低孔隙水压力层）

传统水池对混凝土强度等级要求严格，配筋设计方面相对复杂；水池在荷载作用下，构件截面处于受弯或偏心受拉、受压状态时，必须考虑控制其构件的裂缝宽度；多层复合结构水池一般采用无砂混凝土，水池底部和侧壁无需配筋不需要考虑裂缝控制[6]。多层复合结构水池在水池底和侧壁基础开挖面上铺设基础垫层，用于稳定基础和边坡，排除地基内部的地下水，利用空隙调节基础开挖面土壤水分变化时产生的部分孔隙水压力，从而降低其液限和体变，明显提高水池稳定性与抗变形能力，并能解决由于气包铺膜不易平整问题。